離子交換樹脂的原理及應用

2021-01-19 北京源萊水處理設備

　　水的預處理之後，怎樣進行離子交換軟化水處理呢？

　　使用離子交換技術，定然少不了離子交換樹脂。


　　離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱組成。孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種，凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂，在全名稱前加「大孔」。


　　孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種


離子交換樹脂還可以根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。


　　首先區分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類。

　　而樹脂粒度對水處理有較大影響：粒度大：交換速度慢，交換容量小。粒度小：樹脂的交換能力大，但運行阻力較大。

　　粒度相差較大，小顆粒樹脂會塞堵大顆粒樹脂間的空隙，造成水流不勻而且還會影響樹脂的反洗。流速過小不能鬆動樹脂層，流速過大小顆粒樹脂會被衝走流失。一般樹脂的粒徑為0.3~1.2mm。


　　離子交換步驟一般分為5步：

　　1.邊界水膜內的擴散：Na+向樹脂表面遷移，並通過樹脂表面的邊界水膜達到樹脂表面。

　　2.交聯網孔內的擴散：Na+在交聯網內遷移到交換點

　　3.離子交換：Na+離子與H+交換

　　4.交聯網孔內的擴散：被交換下來的H+在樹脂孔道內的擴散

　　5.邊界水膜內的擴散：被交換下來的H+通過樹脂表面的邊界水膜層進入水溶液中。

　　其中，第1、5稱為液膜擴散，2、4稱為孔道擴散，3為交換反應。


離子交換原理


　　當水中離子濃度大於0.1mol/l以上時，離子在水膜中的擴散速度很快，整個交換速度受孔道擴散控制，相當於樹脂的再生情況。


離子交換再生


　　當水中離子濃度小於0.003mol/l時，則離子在水膜中的擴散速度很慢，此時整個離子交換速度受液膜擴散控制。這相當於樹脂的運行情況。


　　離子交換過程中，樹脂層內會形成三個區域：即失效層、工作層和保護層。

　　而在交換過程中，樹脂層發生的變化又分為三個階段：①、工作層的形成階段；②、工作層的移動階段，工作層厚約100-200mm；③、工作層的消失階段。




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  • 離子交換樹脂相關知識(整理版)
    工業應用的離子樹脂的交聯度一般不低於4%；用於脫色的樹脂的交聯度一般不高於8%；單純用於吸附無機離子的樹脂，其交聯度可較高。除上述苯乙烯系和丙烯酸系這兩大系列以外，離子交換樹脂還可由其他有機單體聚合製成。如酚醛系(FP)、環氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。
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